Cu-Zr-Al-Dy非晶合金晶化動力學及其力學性能的研究.pdf

1、非晶合金的晶化動力學、微觀結構和力學性能是非晶合金研究的重點方向之一。Cu基非晶合金，尤其是Cu-Zr-Al系非晶合金以其大的玻璃形成能力、優(yōu)異的力學性能以及較低的成本成為極具工程應用前景的非晶合金材料，引起了人們的廣泛關注。
　　本文以單輥急冷法和銅模鑄造法成功制備出了(Cu0.47Zr0.45Al0.08)98Dy2非晶合金薄帶以及Cu47Zr45Al8、(Cu0.47Zr0.45Al0.08)98Dy2和(Cu0.46Zr0

2、.44Al0.08Dy0.02)100-xFex（x=1，3，5，7）圓柱形非晶試樣。
　　本文以X射線衍射(XRD)、差示掃描量熱法(DSC)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)以及萬能材料試驗機為主要測試分析手段，首次研究了(Cu0.47Zr0.45Al0.08)98Dy2非晶合金的非等溫晶化動力學、晶化行為、機械性能以及Fe元素的添加對(Cu0.47Zr0.45Al0.08)98Dy2非晶合金微觀結構、熱穩(wěn)定

3、性、機械性能的影響。
　　研究結果表明:
　　(Cu0.47Zr0.45Al0.08)98Dy2非晶合金薄帶在連續(xù)加熱條件下，隨著升溫速率的增加，其玻璃轉變溫度Tg、晶化溫度（起始溫度Tx和峰值溫度Tp）均向高溫方向移動，表明了這些特征溫度都具有顯著的動力學效應。利用Kissinger方程和Ozawa方程計算(Cu0.47Zr0.45Al0.08)98Dy2非晶薄帶的激活能分別為Eg=342.9和357.2 kJ/mol，E

4、x=413.8和429.3 kJ/mol以及Ep=467.3和484.9 kJ/mol，由此可見，利用這兩種計算方法得出的Ep均大于Ex，表明(Cu0.47Zr0.45Al0.08)98Dy2非晶的晶粒長大比形核過程更為困難，利用Kempen模型計算出的(Cu0.47Zr0.45Al0.08)98Dy2非晶的Avrami指數(shù)n為5.6和1.3，表明這種非晶的晶化過程主要是界面控制的多晶型晶化，晶化過程為:非晶→非晶+Cu10Zr7→Cu

5、10Zr7+AlZr2。
　　Cu47Zr45Al8非晶合金的室溫壓縮強度和顯微硬度分別為1684MPa和628.8HV，由于Dy元素的添加，(Cu0.47Zr0.45Al0.08)98Dy2具有更高的壓縮強度和顯微硬度，分別為1724MPa和636.8 HV。(Cu0.47Zr0.45Al0.08)98Dy2非晶合金斷裂失效過程是以剪切方式破壞，在斷口上可以觀察到明顯的脈絡紋存在，并且均勻分布在斷裂面上，同時在斷口上可以明顯觀察

6、到合金的軟化和熔化后形成“液滴”現(xiàn)象，呈現(xiàn)出非晶合金典型的斷裂特征。
　　適量Fe元素的添加能夠有效地改善(Cu0.47Zr0.45Al0.08)98Dy2非晶合金的微觀結構，當Fe元素的含量為1％和3％，合金為完全地非晶結構，沒有晶化相的產(chǎn)生，熱穩(wěn)定性有所提高，并且出現(xiàn)富Fe相和富Cu相兩相分離，這種相分離結構有助于改善非晶合金的塑性，然而隨著Fe元素含量的繼續(xù)提高，F(xiàn)e元素含量為5％和7％時，XRD圖譜中有尖銳的衍射峰出現(xiàn)，即

7、非晶合金發(fā)生了晶化，經(jīng)標定晶化產(chǎn)物主要為DyFe2、 Cu10Zr7、 FeZr3和Fe2Zr等金屬間化合物。適量Fe元素的添加也有利于Cu46Zr44Al8Dy2合金的強度和塑性的提高，隨著Fe元素含量的增加，Cu46Zr44Al8Dy2非晶合金的壓縮強度和塑性呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，當添加3％的Fe時，塊體非晶合金的壓縮強度σf和塑性εp達到最大，分別達到1835 MPa和0.5％。當Fe元素含量為1％時，可以在合金斷口觀察到許多近